骨髓间充质干细胞修复关节软骨缺损探究进展

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1、骨髓间充质干细胞修复关节软骨缺损探究进展【关键词】骨髓细胞软骨缺损关节软骨损伤在临床上很常见，由于关节软骨的自身修复能力很差，关节软骨一旦损伤即很难修复，继而会发生不可逆的病理变化，造成关节的退行性改变，严重影响患者的生活质量。目前，关节软骨损伤临床上尚无有效的治疗方法。近年发展起来的一门新兴学科一组织工程学，通过利用少量的种子细胞经过体外培养扩增，并附着在一定的支架材料上，移植到体内而形成新的有生命力的组织。骨髓间充质干细胞(BoneMarrowderivedMesenchymalStemCells,BMSCs)用作种子细胞具有增殖能力强，多向分化潜能(可以分化为

2、骨、软骨、肌肉、脂肪等多种组织)，而且具有采集方便、对机体损伤小的特点，是软骨组织工程理想的种子细胞。目前，BMSCs在软骨损伤修复方面的研究比较深入，本文对BMSCs修复关节软骨缺损的研究进展予以综述。1体外培养扩增BMSCs修复关节软骨缺损早期曾采用调动软骨损伤区周围的间充质干细胞促进软骨修复，如软骨下骨钻孔术，但由于有效成分较少，修复效果不明确。近年将体外纯化的骨髓间充质干细胞与支架结合植入患处，显示出较好的效果。Wakitani等［1］最先报道了从兔骨髓和骨膜中分离出BMSCs,经体外扩增后与I型胶原凝胶混合形成复合物，移植修复兔股骨内課关节软骨缺损。术后2

3、周，观察到缺损处的BMSCs已分化成软骨细胞；4周时缺损深处有骨形成；12周时软骨下骨已修复良好，且上层的新生软骨组织依然保留其生物学活性。力学测试数据显示，术后24周的修复组织硬度比空白对照组强而稍弱于正常软骨。Robinson等［2］将兔骨髓的BMSCs在体外培养扩增，同样复合在生物材料上进行关节软骨损伤修复的实验研究。在术后6周和6个月时检测发现，关节软骨损伤区有透明软骨形成。Caplan等［3］进行的类似研究同样证实，体外培养扩增的BMSCs与载体结合可以修复兔股骨髒的全层关节软骨损伤。Diduch等［4］研究比较了BMSCs与不同材料的结合情况,发现在琼脂

4、糖中培养的BMSCs产生II型胶原以及aggrecan含量增长最快，海藻酸盐其次。胶原凝胶细胞复合物随培养时间延长会发生体积回缩，而海藻酸盐不仅能促进BMSCs分化形成软骨，而且长期培养中体积不会发生明显变化。动物实验进一步证实，骨髓间充质干细胞海藻酸盐复合物能有效地修复骨软骨缺损。Im等［5］模拟自体软骨细胞移植的方法，将从兔骨髓中分离出的BMSCs体外培养扩增后，再以一定的密度将BMSCs悬液注射到兔勲骨滑车的骨软骨缺损处，表面以股四头肌筋膜覆盖。术后14周，修复组织经免疫组化和PTPCR等方法证实为软骨组织，且组织学评分远高于对照组。王万明等［6］用高密度传代

5、培养的第3代BMSCs作为种子细胞，以酸溶性I型胶原为载体，两者混合后形成凝胶样植入物（其中细胞浓度为5X106/mL）o然后于新西兰白兔股骨滑车关节面制造全层关节软骨缺损，把凝胶样物植入缺损作为实验组；对照组为单纯胶原植入组和空白组。实验结果显示，BMSCs为种子细胞移值体内外形成透明软骨组织，24周后新生软骨组织特性基本保持稳定，48周时修复组织仍为透明软骨组织，而且能够维持良好的关节功能。2体外诱导分化BMSCs修复关节软骨缺损有人研究［7］用海藻酸盐载体材料负载体外扩增诱导分化后的自体骨髓间充质干细胞移植于关节软骨损伤区，术后6周时，实验组软骨损伤区域即由类

6、似透明软骨样修复组织填充。修复组织内细胞形态类似于透明软骨细胞，细胞周围有软骨陷窝形成。原位杂交实验证实细胞已开始表达II型胶原mRNA,透射电镜观察到细胞周围有胶原纤维的产生，免疫组化结果显示这些胶原纤维为II型胶原纤维，证实修复组织为透明软骨。另外还有人研究［8］釆用明胶海绵为载体，实验组用诱导分化后的骨髓间充质干细胞移植修复兔自体股骨課关节软骨缺损；对照组仅进行单纯明胶海绵移植。结果亦证实，经诱导分化后的自体骨髓间充质干细胞移植于关节软骨缺损区，可促进软骨缺损的快速修复，恢复关节软骨的结构和功能。3基因工程技术转染BMSCs修复关节软骨缺损目前，用基因工程方法

7、治疗关节软骨损伤的研究已取得了较快进展，为关节软骨缺损的治疗开辟了新的途径oBMSCs不仅具有多向分化潜能，近年还发现其易于外源基因的转染和表达。将B2半乳糖昔酶基因和新霉素抗性基因导入BMSCs,在植入后的受体骨和软骨组织检测到这些基因产物的表达，提示BMSCs携带外源基因在体内可以表达正常产物。还有报道，BMSCs携带的外源基因表达具有组织特异性，受所定位微环境的作用，这些都为BMSCs应用于基因治疗提供了依据。因此，骨髓BMSCs可能成为一种新型的基因治疗的靶细胞，这样其再与骨髓BMSCs多向分化潜能相结合，通过导入目的的基因，将细胞治疗和基因治疗结合起来